Todennäköisyyspohjaisen paloanalyysimenetelmän kehittäminen ydinvoimalaitoksella

Abstract

Diplomityössä on tutustuttu ydinvoimalaitosten paloriskejä käsittelevään todennäköisyyspohjaiseen turvallisuusanalyysiin. Tavoitteena on ollut Olkiluoto 1 ja 2 laitosyksiköiden paloanalyysimenetelmän kehittäminen. Työssä esitetään paloanalyysin pääpiirteet, kaksi erilaista palotaajuuksien estimointimenetelmää sekä palojen leviämisen arviointimenetelmiä. Palotaajuuksien estimointimenetelmistä keskitytään Berryn menetelmän sekä NUREG/CR-6850-palotaajuuslaskentamenetelmän tarkasteluun. Palon leviämisen arvioinnissa on esitetty kolmen erilaisen virtausteknisen laskentatyökalun perusteet sekä palon leviämistodennäköisyyksiä arvioivan Probabilistic Fire Simulator (PFS) -ohjelman käyttöä. Työn aikana on laskettu molemmilla palotaajuuden estimointimenetelmillä palotaajuuksia eri tyyppisille huonetiloille. Berryn menetelmän palotaajuudet olivat pääosin alhaisempia kuin NUREG/CR-6850-menetelmällä lasketut palotaajuudet. Palon leviämistarkastelussa on tutkittu ydinvoimalaitoksen relehuoneen tulipaloa. PFS:n avulla laskettujen leviämistodennäköisyyksien arvoja on vertailtu TVO:n paloanalyysissa käytettyihin kvalitatiivisiin peittokertoimiin. Palon leviämistodennäköisyys eri osajärjestelmien välillä todettiin suuresti riippuvan analyysissaoletetuista vaurioitumislämpötiloista. Tutkittuja menetelmiä hyödyntäen diplomityössä kehitettiin paloanalyysimenetelmäkuvaus. Menetelmäkuvauksessa huonetilojen paloriskit kartoitetaan aluksi Berryn menetelmällä. Näin kaikille laitoksen huonetiloille saadaan arvioitua palotaajuus sekä paloalkutapahtumaluokkien sydänvauriotaajuus. Seuraavaksi suoritetaan valintamenettely, jossa valitut kriteerit täyttäville huonetiloille tehdään tarkentava palotaajuuslaskenta. Tarkentava palotaajuuslaskenta perustuu NUREG/CR-6850-menetelmän mukaisesti huonetilojen realistisiin syttymislähteisiin. Kriittisimpien huonetilojen osalta palon leviämisen arviointiin on tarkoitus hyödyntää numeerista simulointia.

In the thesis fire probabilistic safety assessment (fire PSA) has been studied. The purpose of the work has been the development of the present fire PSA for the nuclear power plants of Olkiluoto 1 and 2. The focus has been on the research of the fire frequencies and the fire propagation estimation methods. Berry's method and fire ignition frequency method of NUREG/CR-6850 are represented. Use of three different fire modeling tools and Probabilistic Fire Simulator (PFS) are also represented. PFS estimates the fire propagation probabilities between two different subsystems. During this thesis, fire frequencies for different compartments have been calculated. The frequencies of the Berry method were usually lower than the frequencies of the NUREG/CR-6850 method. Comparison was made between PFS's factors and TVO's qualitative fire coverage factors in the case of relay room fire. It was shown that the fire propagation probabilities were dependent of critical temperature of exposed components in the relay room. A fire PSA method, which uses researched methods, has been developed. The developed method is based on preliminary estimation of fire frequencies with the Berry's method. After a screening process only a small number of compartments needed to be analyzed more accurately. Specified estimations are based on realistic ignition sources of the analyzed compartment (NUREG/CR-6850 method). Numerical simulation in the critical parts of nuclear power plant is intended to be used.